Подготовка квалифицированного специалиста связана с формированием ряда компетенций, освоение которых делает выпускника востребованным на рынке труда. Конкурентоспособность специалиста в области химии невозможна без его вооружения не только системой теоретических знаний, но также методологией и методами химических исследований, без овладения им экспериментальными умениями и навыками, составляющими основу будущих профессиональных компетенций. Задача сотрудников университетов – создать условия для формирования данных компетенций.
Дисциплина «Аналитическая химия» обобщенно отражает фундаментальные законы, теории и закономерности и выводит их в сферу практического применения, вооружая студентов прогностическими умениями и способствуя интеллектуальному развитию личности. Исходя из этого, мы считаем, что простое копирование лабораторных операций и проведение эксперимента по образцу при изучении данной дисциплины может вывести студента только на экспериментальные умения, но не сделает его компетентным в этой области.
При определении методического подхода к построению занятий по аналитической химии мы исходим из того, что целью химического эксперимента, в том числе и учебного, является получение достоверного нового знания путём обнаружения проблемы, выдвижения гипотезы и её экспериментальной проверки. В связи с этим за основу мы взяли технологический подход, а именно технологию проблемного обучения, что предполагает усиление деятельностной компоненты на всех этапах обучения, на каждом занятии.
Для реализации данной технологии была выбрана аналитическая химия у студентов направления подготовки «Химия» (бакалавриат). Данный курс состоит из ряда лабораторных работ, которые направлены на углубление и расширение теоретических знаний и совершенствование практических навыков работы в лаборатории. Внедрение технологии проблемного обучения хорошо подходит как для лабораторных работ по качественному анализу, так и по количественному анализу.
При освоении качественного анализа каждый студент закрепляет знания и умения в проведении реакций, характерных для определения катионов или анионов изучаемой аналитической группы. Для успешного выполнения контрольного задания ему необходимо осмысленно подойти к решению этой задачи. Таким образом, студент на практике сталкивается с реальной проблемой, для решения которой ему необходимо выдвинуть ряд гипотез, составить план решения каждой и экспериментально опровергнуть одни и подтвердить другие. Каждый студент, таким образом, реализует свои творческие и научно-исследовательские способности.
В разделе «Количественный анализ» студенты могут столкнуться с такими трудностями, как приготовление растворов, правильный выбор метода анализа, индикатора, составление правильного хода работы, учитывающего все особенности выполняемой задачи. К тому же для анализа им может быть выдан раствор, содержащий не одно определяемое вещество, а несколько. Для выполнения таких сложных работ им необходимо обобщить все полученные теоретические знания.
Таким образом, курс аналитической химии подходит для реализации данной технологии, так как проблемные ситуации возникают сами, превращаясь в цепочку задач, решение которых происходит в течение всего занятия.
В технологии проблемного обучения целесообразно выделение и соблюдение следующих этапов:
– подготовка к восприятию проблемы (актуализация знаний, необходимых для того, чтобы обучающиеся могли решить проблему);
– создание проблемной ситуации (самый ответственный и сложный этап, характеризующийся тем, что студенты не могут выполнить поставленную перед ними задачу с помощью имеющихся у них знаний);
– формулирование проблемы (итог возникшей проблемной ситуации; познавательная задача, которую ставит педагог или сами обучающиеся и которая указывает, куда студенты должны направить свои усилия);
– поиск способов решения проблемы (состоит из двух ступеней: выдвижение гипотез и построение плана решения для проверки каждой гипотезы);
– решение проблемы (подтверждение или опровержение гипотезы, доказательство, если возможно, на практике правильности избранного решения);
– творческое применение усвоенных знаний и способов действий (использование их в новых ситуациях);
– рефлексия собственной деятельности и самооценка достигнутых результатов [1].
В технологии химического эксперимента, организуемой на основе педагогической технологии проблемного обучения, мы выделяем следующие этапы:
– теоретико-аналитический: определение цели эксперимента в виде формулирования проблемы, изучение и анализ теоретических основ, техники и методики эксперимента;
– подготовительный: подготовка оборудования и реактивов, сборка установки, мотивация обучающихся к предстоящей деятельности путем актуализации теоретических сведений, создание проблемной ситуации, формулирование проблемы и ориентировка обучающихся на ее решение;
– поисковый: поиск способов решения проблемы, решение проблемы путем проведения опыта и его наблюдения, отслеживание и фиксация результатов, попытка предвидения дальнейшего протекания событий;
– заключительный: осмысление результатов, формулирование выводов и выведение следствий, позволяющих окончательно разрешить проблемную ситуацию, рефлексия, демонтаж установки [2].
Покажем на примере лабораторной работы «Приготовление раствора соляной кислоты и установка ее титра» [3].
В соответствии с первым теоретико-аналитическим этапом студенты данной специальности вначале выслушивают лекционный материал темы «Кислотно-основное титрование», который включает основные вопросы, необходимые для решения проблем на лабораторных занятиях.
Подготовительный этап лабораторного занятия начинается с актуализации знаний, прослушанных на лекции (сущность кислотно-основного титрования, стандартные и стандартизированные растворы, кривые титрования, pH-индикаторы). После этого создается проблемная ситуация, которая возникает после предложения преподавателем приготовить раствор соляной кислоты, необходимый для проведения анализа на последующем занятии. Приготовить стандартный раствор соляной кислоты из концентрированной невозможно, так как концентрированный раствор данной кислоты не устойчив – постоянно происходит выделение хлороводорода, вследствие чего концентрация постоянно уменьшается.
Для выполнения этого задания необходимо преодолеть ряд трудностей: определить содержание вещества в концентрированном растворе кислоты и выбрать оптимальное содержание вещества в растворе, используемом для анализа.
Таким образом, перед студентами возникают проблемные ситуации, основанные на необходимости использовать ранее усвоенные знания в новых практических условиях. Как правило, учителя организуют эти условия не только для того, чтобы обучающиеся сумели применить свои знания на практике, но и для того, чтобы они столкнулись с фактом их недостаточности. Осознание этого факта учащимися возбуждает познавательный интерес и стимулирует поиск новых знаний [4].
Для решения возникшей проблемной ситуации на поисковом этапе студентам помогут знания, полученные ранее при изучении предыдущих дисциплин, а именно, то, что содержание вещества в растворе связано с плотностью этого раствора, поэтому при определении плотности концентрированного раствора, воспользовавшись справочником, можно узнать концентрацию раствора. Таким образом, студенты совершенствуют свою работу со справочной литературой. Выбор концентрации приготавливаемого раствора определяется требованиями кислотно-основного титрования (материал лекции).
После определения концентрации и приготовления раствора студенты сталкиваются со следующей проблемой: можно ли уже использовать приготовленный раствор для выполнения анализа? Соляная кислота не является стандартным веществом и ее концентрацию можно узнать только после проведения стандартизации. Так возникает новая проблемная ситуация – определение концентрации приготовленного раствора. Как провести определение? Справиться с проблемой помогут знания, полученные на лекции, также студент может воспользоваться дополнительной учебной литературой.
В ходе умственных действий студенты выходят на правильный ответ: стандартизация раствора соляной кислоты по раствору буры или карбоната натрия с нормальной концентрацией 0,1 моль/л. Раствор с необходимой концентрацией готовится взятием точной навески вещества, все необходимые расчеты студенты проводят самостоятельно, показав преподавателю только конечный результат.
Следующей трудностью, с которой сталкиваются обучающиеся, является фиксация точки эквивалентности. С лекции известно, что для этого используются pH-индикаторы, но какой индикатор подойдет, необходимо определить, построив кривую титрования (часть кривой титрования, показывающей изменение pH вблизи точки эквивалентности). Когда все трудности, связанные с выполнением работы, преодолены, студенты могут переходить непосредственно к экспериментальному анализу.
Заключительный этап заключается в проведении расчетов концентрации приготовленного раствора кислоты, осмыслении выполненной работы, ее необходимости для выполнения последующих работ.
Особенностью проведения лабораторных работ по данной технологии является то, что студентам выдан только список тем лабораторных работ без техники и методики их выполнения. Таким образом, отсутствие соответствующей домашней подготовки ставит перед студентами более реальные и творческие задачи. Но отсутствие у некоторых из них достаточного багажа знаний приводит к большим затруднениям и затрачиванию большого количества времени на решение ряда проблемных ситуаций. Поэтому при работе со слабыми обучающимися актуализация может проходить заранее, в конце предыдущего занятия, и на следующее занятие студенты приходят теоретически подготовленные.
Поскольку мы хотим, чтобы студент был познавательно активным, мы стараемся сделать его субъектом своего образования. В связи с этим, добиваемся того, чтобы он самостоятельно ставил цели эксперимента, планировал пути их достижения, разрабатывал технику выполнения эксперимента, производил отбор оборудования и реактивов, проверял приборы и устранял неисправности, находил определённые закономерности и верные решения проблем на основе своего жизненного опыта и предшествующей подготовки путём обобщения фактов, наблюдений, и получал желаемый результат. Такая активная позиция помогает студенту качественно овладеть экспериментальными умениями.
Проведение лабораторных работ по количественному анализу с использованием данной технологии приводит к тому, что все знания студенты получают самостоятельно при четкой координирующей роли педагога, что приводит к лучшему пониманию и запоминанию материала.
Список литературы:
- Береснева Е. В. Современные технологии обучения химии: учебное пособие. М.: Центрхимрпесс, 2004. – 144 с.
- Береснева Е. В., Горева И. В. Технология использования учебного химического эксперимента в профессиональной подготовке бакалавров и магистров химии. European Social Science Journal (Европейский журнал социальных наук). – 2013. – № 9 (36), т. 3. – С. 171-178.
- Логинов Н. Я., Воскресенский Н. Я., Солодкин И. С. Аналитическая химия: учеб. пособие. М.: Просвещение, 1975. – 478 с.
- Махмутов М. И. Проблемное обучение. Основные вопросы теории. М.: Педагогика, 1975. – С. 246–258.[schema type=»book» name=»ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОБЛЕМНОГО ОБУЧЕНИЯ В КУРСЕ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ ВУЗА» author=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-06-09″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]